Медицинский справочник
Главная страница | Добавить статью | Поиск | RSS

Здравствуйте, Guest

Поиск:

БУДЬТЕ ЗДОРОВЫ!
ПОИСК СРЕДСТВ ЛЕЧЕНИЯ:
Google- аптека
Энциклопедия врача » Биохимия » Строение, свойства и функции белков » Денатурация и формирование трехмерной структуры белка в условиях клетки

Энциклопедия врача рекомендует:


Денатурация и формирование трехмерной структуры белка в условиях клетки


ЗАДАТЬ ВОПРОС ДОКТОРУ

ПОМОЩЬ СТУДЕНТАМ


|Версия для печати|

Денатурация белков - это разрушение их нативной конформации, вызванное разрывом слабых связей, ста­билизирующих пространственные структуры, при дей­ствии денатурирующих агентов. Денатурация сопро­вождается потерей биологической активности белка.

1.Уникальная трехмерная структура каждого белка разрушается, и все молекулы одного белка приобретают случайную конформацию, т.е. отлич­ную от других таких же молекул.

2.      Радикалы аминокислот, формирующие ак­тивный центр белка, оказываются пространственно удаленными друг от друга, т.е. разруша­ется специфический центр связывания белка с лигандом.

3.      Гидрофобные радикалы, обычно находящиеся в гидрофобном ядре глобулярных белков, при де­натурации оказываются на поверхности молекулы, тем самым создаются условия для агрегации бел­ков. Агрегаты белков выпадают в осадок.

4.      При денатурации белков не происходит разру­шения их первичной структуры. Вспомните условия, в которых происходит гидролиз пептидных связей.

Таблица 1.2. Реагенты и условия, вызывающие денатурацию белков

Денатурирующие агенты
Особенности действия реагента
Высокая температура (выше 60 °С)
Кислоты и щелочи

Мочевина

 

 

Спирт, фенол, хлорамин

Соли тяжелых металлов

Разрушение слабых связей в белке
 
Изменение ионизации и оногенных групп, разрыв ионных и водородных связей
Разрушение внутримолекулярных водородных связей в ре­зультате образования водородных связей с мочевиной
Разрушение гидрофобных и водородных связей
Образование нерастворимых солей белков и ионов тяжелых металло

Применение денатурирующих агентов в биологических исследованиях и медицине

1.В биохимических исследованиях перед опреде­лением в биологическом материале низкомолеку­лярных соединений обычно из раствора удаляют белки. Для этой цели чаще всего используется трихлоруксусная кислота (ТХУ). После добавления ТХУ в раствор денатурированные белки выпадают в осадок и легко удаляются фильтрованием (табл. 1.2).

2.   В медицине денатурирующие агенты часто приме­няют для стерилизации медицинского инструмента и материала в автоклавах (денатурирующий агент - вы­сокая температура) и в качестве антисептиков (спирт, фенол, хлорамин) для обработки загрязненных по­верхностей, содержащих патогенную микрофлору

ФОРМИРОВАНИЕ ТРЕХМЕРНОЙ СТРУКТУРЫ БЕЛКА В УСЛОВИЯХ КЛЕТКИ

Индивидуальные белки — это продукты одного гена, имеют идентичную аминокислотную после­довательность и в клетке приобретают одинаковую конформацию.

Фундаментальный вывод о том, что в первичной структуре белка уже заложена информация о его конформации и функции, был сделан на основе способности некоторых белков, в частности ри-бонуклеазы и миоглобина, к спонтанной ренативации.

 

Субъединица

Формирование пространственных структур бел­ка осуществляется путем самосборки - самопроиз­вольного процесса, при котором пептидная цепь стремится принять в растворе конформацию с на­именьшей свободной энергией.

Денатурация и ренативация рибонуклеазы

Рибонуклеаза — фермент, разрушающий связи между отдельными нуклеотидами в молекуле РНК.

Этот глобулярный белок имеет одну полипеп­тидную цепь, третичная структура которой стаби­лизирована множеством слабых и 4 дисульфид-ными связями.

Обработка рибонуклеазы мочевиной, разрушаю­щей водородные связи в молекуле, и восстановите­лем, разрывающим дисульфид ные связи, приводит к денатурации фермента и потере его активности.

Удаление денатурирующих агентов диализом приводит к восстановлению конформации и функ­ции белка, т.е. к ренативации.

Молекулярные шапероны предотвращают денатурацию белков

1. Так как конформация белков поддерживается благодаря слабым связям, в условиях клетки они могут денатурировать, хотя и с меньшей скоростью, чем при высокой температуре.

2. Самопроизвольная ренативация белков за­труднена, так как из-за их высокой концентрации существует большая вероятность агрегации частич­но денатурированных молекул.

3.     В клетках имеются белки — молекулярные ша­пероны, которые обладают способностью связы­ваться с частично денатурированными, находя­щимися в неустойчивом, склонном к агрегации состоянии белками и восстанавливать их натив-ную конформацию.

4.     Вначале эти белки были обнаружены как белки теплового шока, так как их синтез усиливался при стрессовых воздействиях на клетку, например при повышении температуры.

5.     Шапероны (III) классифицируются по массе субъединиц. Высокомолекулярные шапероны име­ют массу от 60 до 100 кД. Среди них наиболее изу­чены три класса: Ш-60, Ш-70 и Ш-90. Каждый класс включает семейство родственных белков.

Молекулярные шапероны-70

Высококонсервативный класс белков, находя­щийся во всех отделах клетки: цитоплазме, ядре, эндоплазматическом ретикулуме, митохондриях.

На карбоксильном конце единственной полипеп­тидной цепи Ш-70 имеется участок, который пред­ставляет собой бороздку, способный взаимодейст­вовать с пептидами длиной 7—9 аминокислотных остатков, обогащенных гидрофобными радикалами.

Такие участки в глобулярных белках встречаются примерно через каждые 16 аминокислот.

Ш-70 способны защищать белки от температур­ной инактивации и восстанавливать конформацию и активность частично денатурированных белков.

Шапероны-60 участвуют в формировании конформации белков

1. Ш-60 функционируют в виде олигомерных белков, состоящих из 14 субъединиц. Ш-60 обра­зуют 2 кольца, каждое из которых состоит из 7 субъединиц, соединенных друг с другом (рис. 1.21). Каждая субъединица состоит из 3 доменов.

2.      Верхушечный (апикальный) домен имеет ряд гидрофобных аминокислотных остатков, обращен­ных внутрь полости, формируемой субъединицами.

3.      Промежуточный домен соединяет апикальный с большим экваториальным доменом. Экваториаль­ный домен обладает АТРазной активностью, т.е. способен гидролизовать АТР до ADP и Н3Р04. Гид­ролиз АТР необходим для высвобождения белка из шаперонинового комплекса.

4.      Белок, имеющий на своей поверхности фраг­менты, обогащенные гидрофобными аминокислот­ными остатками, попадает в полость шаперонинового комплекса. В специфической среде этой поло­сти в условиях изолированности от других молекул цитозоля клетки выбор возможных конформаций белка происходит до тех пор, пока не будет найдена энергетически наиболее выгодная конформация.

5. Шаперонзависимое формирование нативной конформаций связано с расходованием значитель­ного количества энергии, источником которой служит АТР.

Резюме. Различные семейства шаперонов, об­наруженные практически во всех отделах клет­ки, участвуют в таких фундаментальных про­цессах, как:

1)ренативация частично денатурированных белков;

2)   узнавание денатурированных белков и транспорт их в лизосомы;

3)   синтез белков;

4)   формирование трехмерной структуры белков;

5)   сборка олигомерных белков;

6)   транспорт белков через мембраны;

функционирование белковых комплексов и контроль за изменением между активной и не­активной конформацией.

 

Популярное:

Энциклопедия врача - это интересно:

http://idoktor.info/


Добавьте свой комментарий:


При использовании материалов размещённых на сайте www.idoktor.info, активная ссылка на источник обязательна. Вся информация, используемая на данном сайте, представлена исключительно в ознакомительных и научных целях и не преследует никакой коммерческой выгоды, способствуя быстрейшему разъяснению вопросов в медицинской сфере. 18+ Данный сайт может содержать информацию, не предназначенную для лиц младше 18 лет.
Яндекс цитирования Rambler's Top100 Рейтинг@Mail.ru Яндекс.Метрика